水的沸点(沸点升高常数的公式)
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文案:水的沸点是100。为什么广告上说水可以加热到125杀菌?
大家都知道开水就是100℃,如果要较真的话,1990年后执行新规,水的沸点在一个标准大气压下是99.974℃,怎么就能125℃来加热水杀菌了呢?这不是伪科学么?
生土豆和高压锅的由来
法国大科学家帕宾在不知道自己年龄的时候,有一次在山顶上煮土豆,但是他不明白自己是怎么扔的。其实当时很多人都经历过类似的经历,所以他要么烤要么在山里煨,但是Papin写下来了!
后来,他有机会和伟大的化学家和物理学家博伊尔一起工作。当他想起那一年在山顶烹饪陶制人头时,他向博伊尔请教。博伊尔告诉他,这是气压的原因。水的沸点会随着大气压的下降而下降。山顶气压比平原低,沸点低很简单。
这个Papin是个DIY高手,很快就想出了保持气压的方法,让水的沸点回到平原。他立即建造了一个特殊的高压锅,用螺钉夹紧并锁定在适当的位置,以防止盖子被蒸汽提起。经过几次烹饪实验,效果挺好的,招待朋友的时候他还特意用这个高压锅烹饪,获得一致好评!
可惜帕宾发明的高压锅没有引起当时的重视。由于其结构麻烦,使用不方便,限制了其进一步推广。只能作为实验室的专用设备,甚至可能会爆炸,让大家敬而远之。后来发明了减压阀,但直到Papin去世近200年后,高压锅才被大家接受,风靡全球!
但是Papin一生为蒸汽动力、安全阀、离心泵做出了无数的贡献,却依然生活在贫困之中,穷困潦倒,最后找不到墓碑!
超临界和超超临界锅炉
压力锅中的水在高山上仍然很快煮熟食物,那是因为水产生的蒸汽被封闭在密闭空间内,能让压力增加,然后水的沸点提升,甚至超过100℃,一般高压锅的大气压是40~80Kpa,一个大气压是100Kpa,所以高压锅内的压力大约是1.4~1.8个大气压,对应的沸腾温度大约是110~118℃左右!
那么无限加压,是不是水的沸腾温度也会一直升高吗?似乎结果就是这样,但有一个条件,当压力为22.1MPa,温度达到374℃时水就成了超临界水,此时的水因为高温而膨胀的密度和高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水,此时水的液体和气体没有区别!
两者完全融合在一起,成为一种新的高温高压的流体,这是卡尼亚尔·德·拉·图尔男爵在1822年做实验时发现了超临界流体的神奇特性,现在的超临界状态有很多应用,比如二氧化碳超临界萃取,因为二氧化碳的超临界温度只有31.1摄氏度,压力也只需要72.8个标准大气压。
因此,二氧化碳超临界萃取咖啡豆中的咖啡因或植物精油可以在低温下操作,而高温不会影响提取物的化学性质,因此二氧化碳超临界萃取的应用非常方便。
超超临界机组
刚上文提到的水在22.1MPa,温度达到374℃的就成了超临界状态,但这个温度并无上限,所以在这个封闭的压力容器内,可以继续加压,一直到受不了为止,一般炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉,大于这个压力就到了超临界锅炉的层次,如果炉内蒸汽温度高于593℃或蒸汽压力不低于31MPa,那么就到了超超临界的锅炉的层次!
那么理论上来说,一个牌子的矿泉水在125就可以杀菌,但是没有错。只要压力够大,什么都做不了。125大概是2个大气压,所以很容易实现!很多普通的高压锅都能达到这个压力,但是用这个做宣传卖点好像有一些标题党,可以算是优秀的文案了!
人类文明史就是开水史
说到开水,其实整个文明史就是一部开水史!以前我们烧水做饭,后来科学家发明了蒸汽机,蒸汽机推动活塞,输出动力。后来出现了汽轮机,烧水的方式从烧柴变成了烧煤和天然气。
后来人类发现了核裂变。虽然最初是用来制造原子弹的,但后来发现核裂变释放的大量热量可以用来烧水驱动汽轮机,于是核电站出现了!核电站的能量极其巨大,地球上的铀矿完全可以满足人类文明的发展。可惜核裂变辐射量很大,废物很难处理!
所以现在科学家们都在努力研究核聚变,听起来像是一个高大的聚变反应堆,但最终还是用来沸腾蒸汽驱动汽轮机。看来人类文明早就学会烧水了。什么时候才能脱离这个烧水的时代?估计只有上一段楼梯才能文明!